JP2010505674A - Fireproof gypsum panel - Google Patents

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Abstract

【課題】防火性を改善するために膨張する石膏パネル上に使用できる耐火性の層を有し、多量の通常の膨張する材料を要しない改善された耐火性を有する石膏パネルの提供。
【解決手段】石膏および高温度収縮抵抗性材料を含み、少なくとも2つの相対する面と2つの相対する端を有するパネルへ形成される芯;該面の1つ以上、該端の1つ以上およびこれらの組み合わせからなる群の少なくとも一部を覆い、該芯より高い密度を有する石膏マトリックスおよび第1の膨張する材料を含む膨張する層;および該膨張可能な層の少なくとも一部を覆う表面仕上げ材料からなる多層石膏パネル。
【選択図】図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gypsum panel having an improved fire resistance which has a fire resistant layer which can be used on a gypsum panel which is expanded to improve fire resistance, and which does not require a large amount of a normal expansion material.
A core comprising gypsum and a high temperature shrink resistant material and formed into a panel having at least two opposite faces and two opposite edges; one or more of the faces, one or more of the edges and An intumescent layer covering at least a portion of the group consisting of these combinations and comprising a gypsum matrix having a higher density than the core and a first intumescent material; and a surface finish material covering at least a portion of the inflatable layer A multilayer gypsum panel consisting of
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、石膏パネル製品およびそれをつくる方法に関する。より詳細には、本発明は、膨張する表面層を使用して改善された耐火性を有する石膏パネルに関する。   The present invention relates to gypsum panel products and methods of making the same. More particularly, the present invention relates to a gypsum panel having improved fire resistance using an expanding surface layer.

石膏パネルは、長年使用されてきた周知の建築用製品である。それらは、主として内壁および天井の製品として使用されているが、またある程度まで外部の製品として使用されている。硫酸カルシウム半水和物および水を含むスラリーは、芯を形成するのに使用され、そして連続的にミキサーの下を移動する紙カバーシート上に付着される。第2の紙カバーシートが、その上に適用されそして得られたアセンブリは、パネルの形状に形成される。硫酸カルシウム半水和物または化粧しっくい(スタッコ)は、十分な水と反応して半水和物化粧しっくいを、連結した硫酸カルシウム2水和物の結晶のマトリックスに転換し、それを硬化し強固なものにする。このようにして形成された連続する条片は、焼成石膏が硬化するまでベルト上で運ばれ、そして条片を次に切断して望ましい長さのボードに形成し、そのボードは、乾燥キルンに運ばれて過剰の水分を除く。   Gypsum panels are a well-known building product that has been used for many years. They are mainly used as inner wall and ceiling products, but also to some extent as external products. A slurry comprising calcium sulfate hemihydrate and water is used to form the core and is deposited on a paper cover sheet that continuously moves under the mixer. A second paper cover sheet is applied thereon and the resulting assembly is formed into the shape of a panel. Calcium sulfate hemihydrate or stucco (stucco) reacts with enough water to convert hemihydrate stucco into a matrix of linked calcium sulfate dihydrate crystals that harden and firm Make things. The continuous strip formed in this way is carried on a belt until the calcined gypsum is cured, and the strip is then cut to form a board of the desired length, which board is placed in a dry kiln. Carried to remove excess moisture.

2水和物中の化学的に結合した水は、石膏パネルの防火性に働く。熱または火に曝されたとき、2水和物は半水和物に、または硬石膏の形にまで転換する。水和の過剰な水は、水蒸気の形で追い出される。水蒸気が離れるとき、火からの熱エネルギーが脱水反応の生成および水の蒸発に使用されるので、パネルを通る熱の透過は低下する。厚い石膏パネルは、熱がパネルの厚さ全体へ浸透してすべての結晶水を追い出すには長い時間を要するため、薄いものより耐火性を上げる。   Chemically bound water in the dihydrate acts on the fire protection of the gypsum panel. When exposed to heat or fire, the dihydrate converts to the hemihydrate or even to the plaster form. Excessive hydration water is expelled in the form of water vapor. When the water vapor leaves, the heat energy from the fire is used to generate the dehydration reaction and to evaporate the water, so the heat transmission through the panel is reduced. Thick gypsum panels are more fire-resistant than thin ones because heat can penetrate the entire thickness of the panel and expel all crystal water.

結晶水の損失は、通常、石膏を収縮させる。結晶水の多くは失われそして本来のしっかりと固定された連結した石膏のマトリックスが緩むために、石膏製品は、また燃焼により、非常に脆くなりがちでありそしてその強さおよび一体性を失う。大きな裂け目が、収縮のために石膏パネルに形成される。収縮は、また端で結合しているパネル間の開口を広げる。端の結合の拡大、大きな裂け目および他の開口は、壁を通る熱および熱いガスの透過を促進し、そしてまた石膏パネルの後にある木材の間柱へ火が到達して、火勢を強める。   Crystallized water loss usually causes the gypsum to shrink. Because much of the water of crystallization is lost and the original firmly fixed connected gypsum matrix loosens, the gypsum product also tends to become very brittle upon combustion and loses its strength and integrity. Large tears are formed in the gypsum panel due to shrinkage. Shrinkage also widens the opening between the panels joining at the edges. The expansion of the edge bond, large crevices and other openings facilitate the transmission of heat and hot gas through the walls, and also the fire reaches the wood studs behind the gypsum panel and intensifies the fire.

石膏芯への或るファイバー、鉱石および/または無機の粒子の導入は、石膏パネルの耐火性を改善することが知られている。パネルの強さおよび一体性を維持するためのガラスファイバーの使用は、特許文献1に教示されている。この特許文献は、また収縮を低下させるために、芯のスラリーへの硫酸カルシウム2水和物の添加を明らかにしている。   The introduction of certain fibers, ores and / or inorganic particles into the gypsum core is known to improve the fire resistance of gypsum panels. The use of glass fiber to maintain the strength and integrity of the panel is taught in US Pat. This patent also reveals the addition of calcium sulfate dihydrate to the core slurry to reduce shrinkage.

パネルの石膏芯への膨張可能な材料の導入は、またこれらパネルの耐火性を改善する方法として使用されている。ボードの温度が火の存在により上がるとき、少なくとも部分的に膨張する材料は、置換されつつある水の代わりになる。非膨張の石膏芯に比べて、ボードが燃え尽きたりまたは大きな裂け目を形成するのに遙かに長い時間が掛かる。しかし、石膏芯にわたって膨張する材料を用いることは、比較的高価であり、そして有機添加物は、石膏のスラリー全体に均質に分散させるのに使用量が多いことを必要とすることから、健康および環境の懸念を生じさせる。   The introduction of inflatable materials into the gypsum cores of the panels has also been used as a way to improve the fire resistance of these panels. As the board temperature rises due to the presence of fire, the at least partially expanded material replaces the water being replaced. Compared to a non-expanded gypsum core, it takes a much longer time for the board to burn out or to form a large tear. However, using materials that swell over the gypsum core is relatively expensive, and organic additives require a high amount of use to be homogeneously dispersed throughout the gypsum slurry, so that health and Raise environmental concerns.

耐火性のためにウォールボードへパーライトおよび/またはバーミキュライトを加えることは、当業者にとり周知のことである。特許文献2は、石膏ボードへのパーライトおよびバーミキュライトの添加を開示している。この文献は、これらの材料が膨張性でありそして火に曝されたとき膨張することを教示している。ガラスファイバーも所望により芯の組成物へ添加される。端の濃度の増加したウォールボード中のガラスファイバーの分布は、特許文献3に開示されている。特許文献4は、石膏、紙ファイバーおよび1つ以上の性能向上剤例えば無機ファイバー、粘土、バーミキュライトおよびポリマー結合剤を組み合わせた石膏組成物の製造を教示している。これらの参考文献の何れも、ともに働いて抵抗性を改善する芯およびコーティングの組み合わせを示していない。   It is well known to those skilled in the art to add perlite and / or vermiculite to a wallboard for fire resistance. Patent Document 2 discloses addition of perlite and vermiculite to a gypsum board. This document teaches that these materials are expandable and expand when exposed to fire. Glass fibers are also optionally added to the core composition. The distribution of glass fibers in the wallboard with increased edge concentration is disclosed in US Pat. U.S. Patent No. 6,057,031 teaches the production of gypsum compositions that combine gypsum, paper fibers and one or more performance enhancers such as inorganic fibers, clays, vermiculite and polymeric binders. None of these references show a core and coating combination that works together to improve resistance.

壁または床/天井アセンブリの耐火テストは、システムが標準ASTM(the American Society for Testing and Materials)E119テスト手順に特定された制限基準に達するのに要する時間を単に測定するのに過ぎない。壁アセンブリにとり、制限基準は、壁を通る熱エネルギーの通過、壁の面のなかで火に曝されていない面上の予定された温度を超える温度上昇、重ねられたデザインされた負荷に耐える壁の燃焼中の能力(負荷に耐える壁のための)またはアセンブリを通る水の放射として規定される。ASTM C36によれば、厚さ5/8インチ(16mm)のタイプXパネルは、ASTM E119に従ってテストされた場合、負荷に耐える木材・間柱の壁のそれぞれの面の単一の層に適用されるとき、1時間の耐火点数以上でなければならない。1/2インチ(12mm)のタイプXのパネルは、同じアセンブリで45分の耐火点数をもたらさなければならない。   A fire test of a wall or floor / ceiling assembly merely measures the time it takes for the system to reach the limit criteria specified in the standard ASTM (The American Society for Testing and Materials) E119 test procedure. For wall assemblies, the limiting criteria are: the passage of thermal energy through the wall, a temperature rise above a predetermined temperature on the surface of the wall that is not exposed to fire, a wall that can withstand a superimposed designed load Defined as the ability to burn through (for walls to withstand loads) or radiation of water through the assembly. According to ASTM C36, a 5/8 inch (16 mm) type X panel is applied to a single layer on each side of the wood / spar wall that will withstand the load when tested according to ASTM E119. Sometimes it must be more than 1 hour refractory point. A 1/2 inch (12 mm) Type X panel must provide a 45 minute fire rating in the same assembly.

タイプCとして知られている第2のタイプの耐火石膏パネル(改良したタイプX)は、より良い性能をもたらす。ガラスファイバー添加物に加えて、タイプCパネルは、熱の存在により膨張する特別な材料を含み、石膏の脱水および溶融から生ずるパネルの収縮を幾分相殺する。これは、石膏芯に安定性を増させ、パネルの耐火性能を顕著に向上させる。   A second type of refractory gypsum panel (modified Type X), known as Type C, provides better performance. In addition to glass fiber additives, Type C panels contain special materials that expand due to the presence of heat, somewhat offsetting panel shrinkage resulting from gypsum dehydration and melting. This increases the stability of the gypsum core and significantly improves the fire performance of the panel.

米国特許4647486US Pat. No. 4,647,486 米国特許3376147US Patent 3,376,147 米国特許3462341US Pat. No. 3,462,341 米国特許5601888US Pat. No. 5,601,888

当業者は、多量の通常の膨張する材料を要しない改善された耐火性を有する石膏パネルを求めている。また、当業者は、防火性を改善するために膨張する石膏パネル上に使用できる耐火性の層を求めている。   Those skilled in the art seek gypsum panels with improved fire resistance that do not require large amounts of conventional intumescent materials. Also, those skilled in the art are seeking a fire resistant layer that can be used on a gypsum panel that expands to improve fire resistance.

これらおよび他の要求は、石膏および高温度の収縮抵抗性の材料を含む芯を有する石膏パネルにより解決される。芯は、少なくとも2つの相対する面および2つの相対する端を有するパネルに形成される。端および/または面の少なくとも1つは、芯よりも高い密度を有する石膏マトリックスおよび膨張可能な材料を含む膨張する層により被覆される。面に用いられる材料は、膨張可能な層の少なくとも一部を覆う。   These and other requirements are solved by a gypsum panel having a core comprising gypsum and a high temperature shrink resistant material. The core is formed into a panel having at least two opposing faces and two opposing ends. At least one of the edges and / or faces is covered with a swelling layer comprising a gypsum matrix having a higher density than the core and an expandable material. The material used for the surface covers at least a portion of the expandable layer.

多層のパネルを連続的に形成する方法は、石膏スラリーをつくり、次にこの石膏スラリーを少なくとも一次の石膏スラリーおよび二次石膏スラリーに分けることを含む。水および膨張する材料を有する添加スラリーをつくり、二次石膏スラリーへ添加して、表面仕上げ材料の全体または少なくとも一部の上に延展する膨張可能な層スラリーをつくる。一次石膏スラリーは、表面仕上げ材料および膨張する層の上に散布されて芯を形成する。   A method of continuously forming a multi-layer panel includes making a gypsum slurry and then dividing the gypsum slurry into at least a primary gypsum slurry and a secondary gypsum slurry. An additive slurry having water and an expanding material is made and added to the secondary gypsum slurry to make an expandable layer slurry that extends over all or at least a portion of the surface finish material. The primary gypsum slurry is spread over the surface finish material and the expanding layer to form a core.

所望により、他の層すなわち端部コーティングが、さらなる防火性のために膨張する層へ適用される。端部コーティングは、第2の膨張する材料を含む。火に当たっている間、端部コーティングは膨張して結合する石膏パネル間の隙間をシールする。   If desired, other layers or edge coatings are applied to the expanding layer for additional fire protection. The end coating includes a second expanding material. While on fire, the end coating expands and seals the gap between the gypsum panels that join.

使用される膨張する材料について、芯のスラリーよりむしろ膨張する層へのその添加は、厚さをより厚くし、それにより耐火性を改善する。もし同等の耐火性が望ましいならば、膨張する材料の量は減らすことができ、それにより材料のコストを低下できる。   For the expanding material used, its addition to the expanding layer rather than the core slurry increases the thickness, thereby improving fire resistance. If equivalent fire resistance is desired, the amount of material that expands can be reduced, thereby reducing the cost of the material.

石膏パネルへの添加物の量を減らすことは、また製品の全体の重量を減らす。添加物の量を制限してコストを節約することに加えて、パネルの重量の減少は、また輸送コストを減らしそしてパネルを運ぶかまたは設置する作業者の疲労を減らすことになる。   Reducing the amount of additive to the gypsum panel also reduces the overall weight of the product. In addition to limiting the amount of additive and saving costs, reducing the weight of the panel will also reduce shipping costs and reduce the fatigue of operators who carry or install the panel.

本発明の基体および石膏パネルの断面である。It is a cross section of the base | substrate and gypsum panel of this invention. 任意の端のコーティングを有することを示す本発明の石膏パネルの断面である。2 is a cross-section of a gypsum panel of the present invention showing it having an optional edge coating.

図1では、本発明は、広く10とされる多層石膏パネルを含み、それは、芯12、膨張する層14および表面仕上げ材料16を含む。このパネルに追加の層またはカバーを含むことも含まれる。石膏パネル10は、少なくとも2つの相対する面20,22および2つの相対する端24、26を含む。石膏パネルの製造中、広く30とされる個々のパネルを形成するのに切断される芯の材料12の連続する条片が生成される。それぞれのパネル30は、好ましくは、相対する端の少なくとも2つの組を含む。パネル30が互いに分離された相対する切断端(図示せず)の組、および相対する最終の端24、26の組が存在する。   In FIG. 1, the present invention includes a multilayer gypsum panel, generally referred to as 10, which includes a core 12, an expanding layer 14, and a surface finish material 16. This includes including additional layers or covers on the panel. The gypsum panel 10 includes at least two opposing faces 20,22 and two opposing ends 24,26. During the manufacture of gypsum panels, continuous strips of core material 12 are produced that are cut to form individual panels, generally 30. Each panel 30 preferably includes at least two sets of opposite ends. There is a set of opposed cut ends (not shown) where the panels 30 are separated from each other, and a set of opposed final ends 24,26.

パネルの芯12は、硫酸カルシウム半水和物、収縮抵抗性材料および水を含む一次石膏スラリーから製造される。同じ成分を含む第2のスラリーは、膨張する層14をつくるのに使用される。それぞれのスラリー中のそれぞれの成分およびそれらのそれぞれの量の詳細は、以下に詳述される。   The panel core 12 is made from a primary gypsum slurry containing calcium sulfate hemihydrate, a shrink resistant material and water. A second slurry containing the same components is used to create the expanding layer 14. Details of each component in each slurry and their respective amounts are detailed below.

パネルの芯12および膨張する層の両者の必須の成分は、また焼き石膏、白土または硫酸カルシウム2水和物として知られている石膏である。石膏は、焼き石膏(plaster of Paris)、焼成石膏または硫酸カルシウム半水和物としても知られている化粧しっくいへ水を加えてスラリーを形成することによりパネルに製造される。硫酸カルシウム半水和物は、水により水和されて連結する硫酸カルシウム2水和物の結晶のマトリックスを形成する。硫酸カルシウム半水和物、硫酸カルシウム硬石膏またはこれらの両者を含む任意の焼成した石膏は、いずれのスラリーにも有用である。   An essential component of both the panel core 12 and the expanding layer is gypsum, also known as calcined gypsum, clay or calcium sulfate dihydrate. Gypsum is made into panels by adding water to a stucco, also known as plaster of Paris, calcined gypsum or calcium sulfate hemihydrate, to form a slurry. Calcium sulfate hemihydrate forms a crystalline matrix of calcium sulfate dihydrate that is hydrated by water and connected. Any calcined gypsum containing calcium sulfate hemihydrate, calcium sulfate anhydrite or both is useful for any slurry.

硫酸カルシウム半水和物は、少なくとも2つの共通した結晶形すなわちアルファおよびベータの形を生成する。ベータ硫酸カルシウム半水和物は、通常、石膏ボードパネルに使用されるが、またアルファ硫酸カルシウム半水和物またはアルファおよびベータ半水和物からつくられたパネルも本発明で有用であると考えられる。ベータ焼成化粧しっくいは、一次および二次のスラリーの両者において好ましい硫酸カルシウム半水和物である。硬石膏は、好ましくは両者のスラリーにおいて焼成した石膏含量の20重量%より少ない量で、焼成した石膏の少ない成分として使用することが考えられる。   Calcium sulfate hemihydrate produces at least two common crystal forms, the alpha and beta forms. Beta calcium sulfate hemihydrate is commonly used for gypsum board panels, but alpha calcium sulfate hemihydrate or panels made from alpha and beta hemihydrate are also considered useful in the present invention. It is done. Beta fired plaster is a preferred calcium sulfate hemihydrate in both primary and secondary slurries. It is conceivable that the anhydrite is used as a low-calcined gypsum component, preferably in an amount less than 20% by weight of the calcined gypsum content in both slurries.

石膏複合物は、それらのシリカ含量および付着物中に存在する可溶性塩の量およびタイプを変化させる。これらの付着物は、焼成前に一般に除かれず、そのため硫酸カルシウム半水和物に存在する。或る低融点可溶性塩特に塩化物の存在は、石膏複合物の融点を低下させそして劇的な高温度の収縮を生じさせる。石膏複合物の融解は、SEMの検査により確認されている。石膏複合物中の高い可溶性塩の含量は、融点を下げそして石膏の収縮を増す。好ましくは、可溶性塩含量は、0.2重量%より少ない量である。   Gypsum composites change their silica content and the amount and type of soluble salts present in the deposit. These deposits are generally not removed before firing and are therefore present in calcium sulfate hemihydrate. The presence of certain low melting point soluble salts, especially chloride, lowers the melting point of gypsum composites and causes dramatic high temperature shrinkage. The melting of the gypsum composite has been confirmed by SEM inspection. The high soluble salt content in the gypsum composite lowers the melting point and increases the gypsum shrinkage. Preferably, the soluble salt content is less than 0.2% by weight.

化粧しっくいの他の望ましい性質は、高いシリカ含量であり、好ましいシリカは粘土ミネラル例えばカオリン粘土である。石膏複合物中に高いシリカ含量を有する化粧しっくいは、融点を上げる。これは、より良い耐火性にとり好ましい。高いシリカの硫酸カルシウム半水和物の例は、1重量%より多いシリカまたは2重量%より多い粘土含量である。   Another desirable property of the stucco is the high silica content, with the preferred silica being a clay mineral such as kaolin clay. A stucco having a high silica content in the gypsum composite raises the melting point. This is preferred for better fire resistance. Examples of high silica calcium sulfate hemihydrate are greater than 1 wt% silica or greater than 2 wt% clay content.

本発明の好ましい態様では、芯12および膨張する層14の両者は、乾燥成分の少なくとも50重量%の硫酸カルシウム半水和物を含む。より好ましくは、芯12は少なくとも60重量%の硫酸カルシウム半水和物を含み、さらに好ましくは70−99重量%を含む。芯12中の化粧しっくいの好ましい量は、乾燥固体の重量に基づいて約70−約90重量%である。   In a preferred embodiment of the invention, both the core 12 and the expanding layer 14 comprise at least 50% by weight of the calcium sulfate hemihydrate of the dry ingredients. More preferably, the core 12 comprises at least 60% by weight calcium sulfate hemihydrate, more preferably 70-99% by weight. A preferred amount of stucco in the wick 12 is about 70 to about 90% by weight based on the weight of dry solids.

膨張する層14は、それが少なくとも1つの追加のせいぶんを有するために、しばしば、重量%で化粧しっくいより少ない。膨張する層14中の化粧しっくいの量は、好ましくは、スラリー中の乾燥固体の重量に基づいて60−約90重量%に及ぶ。   The expanding layer 14 is often less than stucco in weight percent because it has at least one additional part. The amount of plaster in the expanding layer 14 preferably ranges from 60 to about 90% by weight, based on the weight of dry solids in the slurry.

芯12および膨張する層14の両者の他の必須の成分は、高温度収縮抵抗性材料である。他の成分と一緒に使用できそして収縮しない任意の材料が、収縮抵抗性材料として有用である。最も収縮抵抗性のある材料は、石膏複合物の融点を上げて高温度における収縮を低下または防ぐ充填剤である。化粧しっくいを少量のこれらの充填剤により置き換えることにより、硬化芯12は、これらの充填剤のない硬化芯に比べて遙かに収縮しない。収縮抵抗性材料の例は、ガラスファイバー、ガラスまたは合成の繊維、フュームシリカ、珪藻土および粘土例えばカオリン粘土を含む。多くのシリカの多いミネラルは、石膏の収縮を低下させるように働く。好ましくは、芯は、コストの懸念から膨張する材料を含まない。収縮抵抗性材料は、乾燥成分に基づいて0.1−約3重量%の量で使用される。好ましい収縮抵抗性材料はカオリン粘土である。すべてのガラスファイバーが収縮抵抗性でないことに注意すべきである。収縮抵抗性材料のみがこの成分で有用である。   Another essential component of both the core 12 and the expanding layer 14 is a high temperature shrink resistant material. Any material that can be used with the other ingredients and does not shrink is useful as the shrink resistant material. The most shrink resistant materials are fillers that raise the melting point of the gypsum composite to reduce or prevent shrinkage at high temperatures. By replacing the stucco with a small amount of these fillers, the cured core 12 does not shrink much compared to cured cores without these fillers. Examples of shrink resistant materials include glass fibers, glass or synthetic fibers, fumed silica, diatomaceous earth and clays such as kaolin clay. Many silica-rich minerals act to reduce gypsum shrinkage. Preferably, the core does not include a material that expands due to cost concerns. The shrink resistant material is used in an amount of 0.1 to about 3% by weight based on the dry ingredients. A preferred shrink resistant material is kaolin clay. Note that not all glass fibers are shrink resistant. Only shrink resistant materials are useful with this component.

収縮抵抗性材料に加えて、ガラスファイバー(通常長さ1/2−3/4インチおよび直径10−16ミクロン、融点800℃以上)を石膏芯および膨張する層へ加えて、両方の表面仕上げの紙が火に当たって燃え落ちた後でも、石膏パネル全体は一緒に保持された(すなわち一体性を保持した)。   In addition to the shrink-resistant material, glass fibers (usually 1 / 2-3 / 4 inch long and 10-16 microns in diameter, melting point 800 ° C. or higher) are added to the gypsum core and the expanding layer for both surface finishes. Even after the paper burned off on fire, the entire gypsum panel was held together (ie retained integrity).

石膏芯12および膨張する層14の第4の必須の成分は水である。石膏物品の製造中、水は液体として存在する。化粧しっくいおよび収縮抵抗性材料は、水へ加えられてスラリーを形成する。好ましくは、水は、副反応を減らすために可能な限り純粋である。上述のように、或る塩の存在は、石膏の硬化速度並びに収縮する傾向を改変できる。水とともに導入される塩の量を制限することは、硬化時間および製品の収縮をコントロールすることを容易にする。   The fourth essential component of the gypsum core 12 and the expanding layer 14 is water. During the production of gypsum articles, water exists as a liquid. Stucco and shrink resistant materials are added to water to form a slurry. Preferably, the water is as pure as possible to reduce side reactions. As mentioned above, the presence of certain salts can modify the rate of hardening of the gypsum as well as its tendency to shrink. Limiting the amount of salt introduced with water makes it easier to control the cure time and product shrinkage.

本発明のいくつかの任意の態様では、1つ以上の添加物は、一次石膏スラリー、二次石膏スラリーの何れか、またはその両者に含まれる。濃度は、仕上がりボードパネルの1000平方フィート(93m)あたりの量(「MSF」)で報告される。硬化遅延剤(約2Lb/MSF以内、約9.7g/m)または促進剤(約35Lb/MSF以内、約170g/m)が添加されて、水和反応が生ずる速度を改変する。「CSA」は、5%砂糖および硼酸とともに粉砕されそして華氏250度(121℃)に加熱して砂糖をカラメル化された95%硫酸カルシウム2水和物からなる硬化促進剤である。CSAは、USG Corporation、Southard、OK Plantから入手でき、本明細書で参考として引用される米国特許3573947に従ってつくられる。 In some optional aspects of the invention, one or more additives are included in either the primary gypsum slurry, the secondary gypsum slurry, or both. Concentrations are reported in quantities per 1000 square feet (93 m 2 ) of finished board panels (“MSF”). Cure retarders (within about 2 Lb / MSF, about 9.7 g / m 2 ) or accelerators (within about 35 Lb / MSF, about 170 g / m 2 ) are added to modify the rate at which the hydration reaction occurs. “CSA” is a set accelerator consisting of 95% calcium sulfate dihydrate ground with 5% sugar and boric acid and heated to 250 ° F. (121 ° C.) to caramelize the sugar. CSA is available from USG Corporation, South, OK Plant and is made according to US Pat. No. 3,573,947, which is hereby incorporated by reference.

さらに、芯12および/または膨張する層14の組成物は、所望により、澱粉例えば予めゼラチン化した澱粉または酸変性澱粉を含む。予めゼラチン化された澱粉を含むことは、硬化かつ乾燥した石膏注型物の強さを増し、そして水分の増加の条件(例えば、焼成した石膏に対する水の比の増加に関する)の下で紙が剥がれる危険を最低にするかまたは避けることができる。当業者は、原料澱粉を予めゼラチン化する方法、例えば、少なくとも華氏約185度(85℃)の温度で原料澱粉を蒸煮する方法または他の方法を理解できるだろう。予めゼラチン化した澱粉の好適な例は、PCF 1000澱粉(Burge Milling Inc.から市販されている)、およびAMERIKOR 818およびHQM PREGEL澱粉(両者ともArcher Daniels Midland Companyから市販されている)を含むが、これらに限定されない。もし含まれるならば、予めゼラチン化された澱粉は、任意の好適な量で存在する。例えば、もし含まれるならば、予めゼラチン化された澱粉は、使用される混合物へ添加されて、硬化石膏組成物の約0.5−約10重量%の量で存在するように、硬化石膏組成物を形成する。   In addition, the composition of the core 12 and / or the expanding layer 14 optionally includes starch, such as pregelatinized starch or acid-modified starch. Inclusion of pregelatinized starch increases the strength of the hardened and dried gypsum cast and allows the paper under conditions of increased moisture (eg, for increased water to calcined gypsum) conditions. The risk of peeling can be minimized or avoided. One skilled in the art will understand how to pregelatinize the raw starch, such as cooking the raw starch at a temperature of at least about 185 degrees Fahrenheit (85 ° C.) or other methods. Suitable examples of pregelatinized starch include PCF 1000 starch (commercially available from Burger Milling Inc.), and AMERIKOR 818 and HQM PREGEL starch (both commercially available from Archer Daniels Midland Company), It is not limited to these. If included, the pregelatinized starch is present in any suitable amount. For example, if included, the pregelatinized starch is added to the mixture used and is present in an amount of about 0.5 to about 10% by weight of the hardened gypsum composition. Form things.

他の任意の成分が使用されて最終製品の芯12および/または膨張する層14の1つ以上の性質を改変し、15Lb/MSF以内(約73g/m以内)の紙ファイバーもスラリーへ添加される。分散剤または表面活性剤は、スラリーの粘度または表面の性質を改変する通常の添加物である。ナフタレンスルホネートは好ましい分散剤であり、例えばGeo Specialty Chemicals,Cleveland、OHからのDILOFLOW(商標)がある。好ましくは、分散剤は、16Lb/MSF以内(78g/m以内)の量で芯のスラリーへ添加される。以下に詳述されるワックスエマルションは、20ガロン/MSF以内(0.8L/m以内)の量で石膏スラリーへ添加されて、仕上がり石膏ボードパネルの水抵抗性を改善する。ピリチオン(pyrithione)塩は、他の保存料に加えて有用である。ピリチオン塩が任意の他の添加物とともに使用されるとき、有害な作用は知られていない。そのため、ピリチオン塩は、石膏芯へ添加されて硬化石膏芯12の他の性質を改変する任意の添加物と組み合わされたとき、有用であると考えられる。 Other optional ingredients may be used to modify one or more properties of the final product core 12 and / or the expanding layer 14 and paper fibers within 15 Lb / MSF (within about 73 g / m 2 ) are also added to the slurry. Is done. Dispersants or surfactants are common additives that modify the viscosity or surface properties of the slurry. Naphthalene sulfonate is a preferred dispersant, such as DILOWLOW ™ from Geo Specialty Chemicals, Cleveland, OH. Preferably, the dispersant is added to the core slurry in an amount within 16 Lb / MSF (within 78 g / m 2 ). The wax emulsion detailed below is added to the gypsum slurry in an amount within 20 gallons / MSF (within 0.8 L / m 2 ) to improve the water resistance of the finished gypsum board panel. Pyrithione salts are useful in addition to other preservatives. When pyrithione salts are used with any other additive, no harmful effects are known. As such, pyrithione salts are considered useful when combined with any additive that is added to the gypsum core to modify other properties of the cured gypsum core 12.

重量を軽くするために硬化石膏含有製品に空所を生ずる発泡剤を用いる本発明の態様では、発泡した硬化石膏製品を製造するのに有用であることが知られている任意の従来の発泡剤を用いることができる。多くのこのような発泡剤は周知であり、そして市販されており、例えばGEO Specialty Chemicals、Ambler、PAから入手できる。発泡体および発泡した石膏製品を製造する好ましい方法は、本明細書で参考として引用される米国特許5683635に開示されている。もし発泡剤が使用されるならば、発泡体は、石膏スラリーから別に発生するのが好ましい。予め発生した発泡体は、次にスラリーがスラリーミキサーを出るときに、スラリー中へ噴射される。スラリー全体は、ミキサーから放出される。それが出るときまたは出た直後、スラリーは少なくとも2つの部分に分けられる。発泡体は、石膏芯12を形成するスラリーの流れの少なくとも1つ中にポンプで運ばれる。スラリーおよび発泡体の流れは、次に石膏芯12になる流れにある。どんな追加の混合も、発泡体の添加後には不必要である。発泡体およびスラリーは、それらがホースおよび導管を通って形成テーブルへ移動するとき、十分に混合される。   In embodiments of the present invention that use foaming agents that create voids in the hardened gypsum-containing product to reduce weight, any conventional foaming agent known to be useful in producing foamed hardened gypsum products. Can be used. Many such blowing agents are well known and commercially available, for example, from GEO Specialty Chemicals, Ambler, PA. A preferred method for producing foam and foamed gypsum products is disclosed in US Pat. No. 5,683,635, which is incorporated herein by reference. If a blowing agent is used, the foam is preferably generated separately from the gypsum slurry. The pre-generated foam is then injected into the slurry the next time the slurry exits the slurry mixer. The entire slurry is discharged from the mixer. When it exits or immediately after exiting, the slurry is divided into at least two parts. The foam is pumped into at least one of the slurry streams forming the gypsum core 12. The flow of slurry and foam is in the flow that then becomes the gypsum core 12. No additional mixing is necessary after addition of the foam. The foam and slurry are thoroughly mixed as they move through the hoses and conduits to the forming table.

いくつかの態様では、トリメタホスフェート化合物が、使用される石膏スラリーへ添加されて、芯12および/または膨張する層14をつくり、製品の強さを増しそして硬化石膏のたるみ抵抗性を減らす。好ましくは、トリメタホスフェート化合物の濃度は、焼成石膏の重量に基づいて約0.1−約2.0重量%である。トリメタホスフェート化合物を含む石膏組成物は、本明細書で参考として引用される米国特許6342284に開示されている。トリメタホスフェート塩の例は、トリメタホスフェートのナトリウム、カリウムまたはリチウムの塩を含み、例えばAstaris、LLC、St.Louis、MOから入手できるものがある。   In some embodiments, a trimetaphosphate compound is added to the gypsum slurry used to create the core 12 and / or the expanding layer 14 to increase the strength of the product and reduce the sagging resistance of the cured gypsum. Preferably, the concentration of the trimetaphosphate compound is about 0.1 to about 2.0% by weight, based on the weight of the calcined gypsum. A gypsum composition comprising a trimetaphosphate compound is disclosed in US Pat. No. 6,342,284, which is incorporated herein by reference. Examples of trimetaphosphate salts include sodium, potassium or lithium salts of trimetaphosphate, see, for example, Astaris, LLC, St. Some are available from Louis, MO.

スラリーは、当業者により周知の任意の方法により製造できる。好ましい態様では、スラリーのそれぞれは、水分のない成分例えば硫酸カルシウム半水和物および収縮抵抗性材料を混合することにより製造される。含水の成分は、もし存在するならば、水へ直接添加される。水分のない成分は、次に連続するやり方で、含水の成分へ添加され、混合されそして分散される。   The slurry can be produced by any method known by those skilled in the art. In a preferred embodiment, each of the slurries is made by mixing moisture free components such as calcium sulfate hemihydrate and a shrink resistant material. The water-containing component, if present, is added directly to the water. The moisture-free component is then added, mixed and dispersed to the water-containing component in a continuous manner.

別々のミキサー中での一次および二次のスラリーの混合が考えられる。しかし、他の態様では、共通のスラリーが混合されそしてミキサーから分散されたとき一次スラリーおよび二次スラリーへ分けられる。それは、膨張する層14が、一次石膏芯12で使用されるのと非常に類似している二次石膏スラリーから製造されるからである。二次スラリーは、一次スラリーのスリップ流として得ることができるか、またはそれは別個にアセンブリされる。スリップ流が一次石膏スラリーから採られるとき、一次スラリーがスラリーミキサーを出るとき採られるのが好ましい。   Mixing of primary and secondary slurries in separate mixers is contemplated. However, in other embodiments, when the common slurry is mixed and dispersed from the mixer, it is divided into a primary slurry and a secondary slurry. This is because the expanding layer 14 is made from a secondary gypsum slurry that is very similar to that used in the primary gypsum core 12. The secondary slurry can be obtained as a slip stream of the primary slurry or it is assembled separately. When the slip stream is taken from the primary gypsum slurry, it is preferably taken as the primary slurry exits the slurry mixer.

二次スラリーの密度は、好ましくは、石膏芯12のより高い。二次スラリーの高い密度の性質は、多くの異なる方法で達成できる。好ましくは、二次スラリーの密度は、二次スラリーの全空所容積を低下させることにより増加する。1つの態様では、二次スラリーは、発泡体の添加なしに製造される。他の態様は、一次スラリーに含まれるのより少ない発泡体を二次スラリーへ添加する。発泡体が少ないと、石膏の密度を減らす随伴する空気は少なくなる。さらに他の態様では、同量の発泡体を一次スラリーと二次スラリーとの両者へ添加し、次に二次スラリーは攪拌、破砕などの処理をうけて、発泡のいくらかを壊すことになり、それにより一次スラリーに比べて密度が増大する。   The density of the secondary slurry is preferably higher than that of the gypsum core 12. The high density nature of the secondary slurry can be achieved in many different ways. Preferably, the density of the secondary slurry is increased by reducing the total void volume of the secondary slurry. In one embodiment, the secondary slurry is produced without the addition of foam. Other embodiments add less foam to the secondary slurry than is contained in the primary slurry. With less foam, there is less air associated with reducing the density of gypsum. In yet another aspect, the same amount of foam is added to both the primary slurry and the secondary slurry, and the secondary slurry is then subjected to treatments such as stirring, crushing, etc. to break some of the foam, This increases the density compared to the primary slurry.

膨張する材料は二次スラリーへ添加される。膨張する材料は、膨張させる熱または炎に曝されたとき、化学または物理的な変化をする。いくつかのミネラル例えばパーライトまたはバーミキュライトは、水が熱によりそれらの結晶から離脱しそして裂け目が急に膨張するとき、ポップコーンのように膨張する。他の材料例えば膨張するポリマーシステムは、粘度が高くなり、次に硬化して緻密な熱絶縁性の泡状の炭になる膨張する泡を形成する。しかし、ポリマーが通常の延焼条件で確実に膨張することに注意しなければならない。膨張可能なグラファイトも、膨張する材料として使用される。パーライト、雲母およびバーミキュライトは、それらの合理的なコストおよび入手の容易さによって膨張する材料の好ましい例である。   The expanding material is added to the secondary slurry. Expanding materials undergo chemical or physical changes when exposed to expanding heat or flame. Some minerals, such as perlite or vermiculite, swell like popcorn when water is detached from their crystals by heat and the rift suddenly expands. Other materials, such as expanding polymer systems, form an expanding foam that becomes viscous and then cures into a dense, thermally insulating foamy charcoal. However, care must be taken that the polymer expands reliably under normal fire conditions. Expandable graphite is also used as the expanding material. Perlite, mica and vermiculite are preferred examples of materials that expand due to their reasonable cost and availability.

膨張する材料の量は、選ばれた材料そのものに依存する。バーミキュライトが使用されるとき、膨張する材料が増すにつれ、二次スラリーの重量に基づいて約5重量%から20重量%より多い量で好ましくは使用される。   The amount of material that expands depends on the material itself chosen. When vermiculite is used, it is preferably used in an amount greater than about 5% to 20% by weight based on the weight of the secondary slurry as the expanding material increases.

本発明の好ましい態様は、耐火コード(firecode)石膏パネル10を含む。タイプXすなわち耐火性石膏パネル10は、添加物例えば石膏芯12中に配合される切り刻んだガラスファイバーを含む。火に曝されたときそして表面仕上げの紙16の両者が燃え落ちた後、これらの添加物は、石膏の結晶を橋かけし、そしてパネルの水が水蒸気へ転換されるとき形成される裂け目のサイズを減らすように働く。これは、パネル10の一体化を長引かせ、それが耐火バリヤーとして働くことを続けさせ、それにより壁または天井のアセンブリを通る熱の通過を遅らせる。   A preferred embodiment of the present invention includes a firecode gypsum panel 10. Type X or refractory gypsum panel 10 includes chopped glass fibers blended into an additive such as a gypsum core 12. These additives, when exposed to fire and after the facing paper 16 burned out, bridge the gypsum crystals and the tears formed when the panel water is converted to water vapor. Works to reduce size. This prolongs the integration of the panel 10 and keeps it acting as a refractory barrier, thereby delaying the passage of heat through the wall or ceiling assembly.

膨張する層14は、面20、22の少なくとも1つ、端24、26の少なくとも1つまたはこれらの組み合わせの少なくとも一部を覆う。膨張する層14は、好ましくは、端24、26の少なくとも1つ、または端に近いパネルの面20、22に適用される。熱源例えば火に曝されたとき、膨張する層14は、膨張し、そして蒸発する水により残された空所を満たし、パネル10を厚くし、パネル間の空間をシールし、パネル中に形成される裂け目をシールし、空間を埋めて端の結合の開口を減らしそして火または熱いガスが曝されたパネルを通過することをより困難にすることを助ける。膨張する層14から最も利益を得るように思われる領域は、隣接するパネル10の端24、26に隣り合う端24,26、そして端24、26の数インチ内の表面仕上げの面の1つ以上、および/または基体34へパネル10を確保する固定具32付近である。所望により、膨張する層14は、パネル10の端24、26付近で厚い。   The expanding layer 14 covers at least a portion of at least one of the surfaces 20, 22, at least one of the ends 24, 26, or a combination thereof. The inflating layer 14 is preferably applied to at least one of the edges 24, 26, or the panel surfaces 20, 22 near the edges. When exposed to a heat source such as fire, the expanding layer 14 expands and fills the void left by the evaporating water, thickens the panel 10, seals the space between the panels, and forms in the panel. It seals the rift, fills the space, reduces the opening of the end joint, and helps make it more difficult for fire or hot gas to pass through the exposed panel. The area that seems to benefit most from the expanding layer 14 is one of the edges 24, 26 adjacent to the edges 24, 26 of the adjacent panel 10 and the surface finish within a few inches of the edges 24, 26. Above and / or near the fixture 32 that secures the panel 10 to the base 34. If desired, the expanding layer 14 is thick near the edges 24, 26 of the panel 10.

予想される膨張の量は、膨張する層14へ添加される膨張材料のタイプおよび量、並びに膨張する層それ自体の厚さに依存する。膨張する層14の厚さが増すにつれ、膨張の量も増す。好ましくは、膨張する層14は、厚さ20−約250ミルの量で適用される。より厚いコーティングも有用であるが、製品の費用を上げる。好ましいコーティングのレベルで、1/8インチ(約0.32cm)より長い膨張する層14の膨張が得られる。膨張する層14中の所望の成分は、すべての市販されている膨張コーティングである。   The amount of expansion expected depends on the type and amount of expansion material added to the expanding layer 14 and the thickness of the expanding layer itself. As the thickness of the expanding layer 14 increases, the amount of expansion also increases. Preferably, the expanding layer 14 is applied in an amount of 20 to about 250 mils thick. Thicker coatings are also useful, but increase the cost of the product. At the preferred coating level, an expansion of the expanding layer 14 of greater than 1/8 inch is obtained. The desired component in the expanding layer 14 is all commercially available expanding coatings.

図2では、端部コーティング40が、所望により端24、26の少なくとも1つに適用される。この端部コーティング40は、膨張して隣接するパネル10間の隙間42をシールする第2の膨張する材料である。端部コーティング40の他の成分は水を含むが、端部コーティング40への所望の材料の添加も含む。任意の膨張する材料が、第2の膨張する材料として有用である。好ましい第2の膨張する材料は、バーミキュライトおよび/または雲母である。第2の膨張する材料は、第1の膨張する材料と同じか、または異なる膨張する材料である。好ましくは、端部コーティング40は水および第2の膨張する材料のみを含む。   In FIG. 2, an end coating 40 is applied to at least one of the ends 24, 26 as desired. This end coating 40 is a second expanding material that expands and seals the gap 42 between adjacent panels 10. Other components of the end coating 40 include water, but also include the addition of the desired material to the end coating 40. Any expanding material is useful as the second expanding material. Preferred second expanding materials are vermiculite and / or mica. The second inflating material is an inflating material that is the same as or different from the first inflating material. Preferably, end coating 40 includes only water and a second expanding material.

表面仕上げ材料16は、所望により、パネル10の1つ以上の面20、22および/または1つ以上の端24,26のすべての層の外側に置かれる。表面仕上げ16の使用は、パネル10の曲げ強さを増す。表面仕上げ16として使用されることが知られている任意の材料が有用である。紙は、非常に普通の表面仕上げ材料16である。多層紙は、クラフト紙の1つ以上の層が使用されそしてマニラ紙の1つ以上の層を表面にもつとき、特に好ましい。マニラ紙は、居住域へ向けられる層上で特に使用される。他の表面仕上げ材料も好適であり、ポリマーシートおよびファイバー例えばガラスファイバーからつくられたシートを含む。表面材料を有しない石膏パネルの製造も含まれる。   The facing material 16 is optionally placed outside all layers of one or more faces 20, 22 and / or one or more edges 24, 26 of the panel 10. Use of the surface finish 16 increases the bending strength of the panel 10. Any material known to be used as the surface finish 16 is useful. Paper is a very common surface finish material 16. Multilayer paper is particularly preferred when one or more layers of kraft paper are used and have one or more layers of manila paper on the surface. Manila paper is particularly used on layers that are directed to residential areas. Other surface finish materials are also suitable, including polymer sheets and sheets made from fibers such as glass fibers. The production of gypsum panels without surface material is also included.

面20、22の何れか1つまたは両者は、表面仕上げ材料により覆われる。面20、22の両者が覆われるとき、1つの面は好ましくは第1の表面仕上げ紙により覆われ、一方第2の面は他の表面仕上げ材料例えば第2の表面仕上げ紙により覆われる。しばしば、第1の表面仕上げ紙および第2の表面仕上げ紙は異なるが、面20、22の両者上の同じ表面仕上げ材料を有するパネルも含まれる。   Either one or both of the surfaces 20, 22 are covered with a surface finish material. When both surfaces 20, 22 are covered, one surface is preferably covered with a first facing paper, while the second surface is covered with another surface finishing material, such as a second facing paper. Often, the first and second facing papers are different, but panels with the same facing material on both sides 20,22 are also included.

テストボードは、表1の処方に従ってつくられた。水を量りそして大きなワーリングブレンダーの混合容器に入れた。水分のない成分を量りそして互いに混合し、次にブレンダー容器中の液体へ加えた。10秒間浸漬後、ブレンダーを10秒間動かして液体中へ水分のない成分を十分に混合してスラリーを形成させた。スラリーを12インチ(30.5cm)×14インチ(35.6cm)高さ5/8インチ(16mm)の型へ注型することによりサンプルボードをつくった。過剰のスラリーを型の頂部から掻き取った。ボードの重量は、1000平方フィート(93m)あたりの重量として報告される。 Test boards were made according to the recipe in Table 1. Water was weighed and placed in a large Waring blender mixing vessel. The moisture free ingredients were weighed and mixed together and then added to the liquid in the blender container. After dipping for 10 seconds, the blender was moved for 10 seconds to sufficiently mix components without moisture into the liquid to form a slurry. A sample board was made by casting the slurry into a 12/8 inch (30.5 cm) by 14 inch (35.6 cm) high 5/8 inch (16 mm) mold. Excess slurry was scraped from the top of the mold. The weight of the board is reported as a weight per 1000 square feet (93 m 2 ).

Figure 2010505674
Figure 2010505674

Delta12インチ(30.5cm)ベンチドリルプレス(Delta International Machinery Corp.Jackson、TN)および直径4インチ(10.2cm)の「かんむりのこ」を使用して12インチ×14インチ(30.5cm×35.6cm)のボードサンプルの中心からサンプルを切り取った。4インチ(約10cm)の直径の円板を、それぞれの実験室でつくられたボードサンプルから採った。サンプルの切断面を滑らかにするために、ドリルを低速度で作動した。円板の直径の測定に誤差が生ずることから、サンプルの周辺に滑らかでない縁が生ずるのを避けた。各円板の厚さおよび外径の両者は、正確な測定を行うために、テストの前に2回Mitsutoyo Digimaticカリパス(Mitsutoyo America Corp.Aurora、IL)を用いて測定した。それぞれのサンプルを2回測定し、すなわち互いにほぼ直角な2つの位置のそれぞれで1回測定し、2つの測定値を平均した。   12 inch x 14 inch (30.5 cm x 35) using a Delta 12 inch (30.5 cm) bench drill press (Delta International Machinery Corp. Jackson, TN) and a 4 inch (10.2 cm) diameter "crumper". .6 cm) board samples were cut from the center. A 4 inch (about 10 cm) diameter disc was taken from the board samples made in each laboratory. The drill was run at low speed to smooth the cut surface of the sample. Due to errors in the measurement of the diameter of the disc, it was avoided that there were non-smooth edges around the sample. Both the thickness and the outer diameter of each disc were measured twice using a Mitsutoyo Digimatic caliper (Mitsutoyo America Corp. Aurora, IL) prior to testing to make accurate measurements. Each sample was measured twice, ie, once at each of the two positions approximately perpendicular to each other, and the two measurements were averaged.

6枚の円板のサンプルを、それぞれの延焼テストについてオーブンの床に2×3のパターンで配置した。サンプルを、デジタル16セグメントプログラム可能なコントローラーを備えた電気で囲んだLindberg/Blue M 1100℃ Moldatherm Box炉(Lindberg/Blue M、Asherville、NC)の中に入れた。炉を従来の実験室のフードの中に入れて、テスト中発生する燃焼ガスを安全のため換気した。   Six disc samples were placed in a 2x3 pattern on the oven floor for each fire test. Samples were placed in an electrically enclosed Lindberg / Blue M 1100 ° C. Moldotherm Box furnace (Lindberg / Blue M, Asherville, NC) with a digital 16 segment programmable controller. The furnace was placed in a conventional laboratory hood and the combustion gases generated during the test were ventilated for safety.

炉の温度を850℃の温度に次第に上げ、その温度を36分間維持し、次に温度を次第に下げるようにプログラムした。コントロールパラメーターは、以下のように設定された。P=20、I=40、D=10、Ct=1、SSP=30、SP1=850、TM1=0.01、SP2=850、TM2=1.0、SP3=350、TM3=0.3、SP4=100、TM4=3、SP5=50、TM5=オフ。   The furnace temperature was programmed to gradually increase to a temperature of 850 ° C., maintain that temperature for 36 minutes, and then gradually decrease the temperature. The control parameters were set as follows. P = 20, I = 40, D = 10, Ct = 1, SSP = 30, SP1 = 850, TM1 = 0.01, SP2 = 850, TM2 = 1.0, SP3 = 350, TM3 = 0.3, SP4 = 100, TM4 = 3, SP5 = 50, TM5 = off.

6枚の円板のサンプルを室温で炉内に入れた。円板のサンプルを炉の端に近く配置し、炉の前方のドアから約2インチ(50.8mm)下げた。フードのドアを開いたままにし、テストの開始前にフードのファンを起動した。炉のドアを閉めた後、プログラムを作動し、各バッチテストの完了には約1時間を要した。炉の温度を期間中モニターし、標準曲線と比較した。   Six disc samples were placed in a furnace at room temperature. A disk sample was placed near the end of the furnace and lowered about 2 inches (50.8 mm) from the door in front of the furnace. The hood door was left open and the hood fan was started before the test began. After closing the furnace door, the program was run and each batch test took about 1 hour to complete. The furnace temperature was monitored over time and compared to a standard curve.

炉のプログラムを作動しそして温度が50℃に低下した後(通常約3時間を要する)、サンプルをオーブンから取り出しそして室温に速やかに冷やした。厚さおよび直径の測定の第2の組を行った。直径の収縮の%の量は、テスト前の平均のサンプルの直径とテスト後の平均のサンプルの直径の差をテスト前の平均のサンプルの直径で除しそして100倍して計算された。厚さの収縮の%の量は、オーブン中で燃焼された前後の厚さの差を燃焼前の厚さにより除し、100倍して計算された。これらの値は、表1に示される各組成物に関する3つのサンプルについて平均された。耐火コード石膏製品の収縮は、5%より小さくなければならない。   After running the furnace program and the temperature dropped to 50 ° C. (usually about 3 hours), the sample was removed from the oven and quickly cooled to room temperature. A second set of thickness and diameter measurements was made. The amount of% diameter shrinkage was calculated by dividing the difference between the average sample diameter before the test and the average sample diameter after the test by the average sample diameter before the test and multiplying by 100. The amount of% thickness shrinkage was calculated by dividing the difference in thickness before and after being burned in the oven by the thickness before burning and multiplying by 100. These values were averaged over three samples for each composition shown in Table 1. The shrinkage of the refractory cord gypsum product must be less than 5%.

Figure 2010505674
Figure 2010505674

上記の結果は、厚さにおける良好な膨張が、石膏パネルの膨張する層中にのみ膨張する材料が存在するとき得られることを示す。さらに、特定のレベルの収縮低下を達成するのに、サンプル全体に膨張する材料を分散させることに比べて、必要な膨張する材料は、より少なくてよい。平均の厚さの収縮に関する負の値は、サンプルが、燃焼テスト後サンプルの元の厚さを越えて膨張したことを示す。サンプル2および3は、膨張する材料の量を増やすことによる収縮の低下を示す。膨張する層のみの膨張する材料の量は、サンプル4−7よりも増加する。最良の結果は、均質な石膏層を有するサンプル3に比べて、より少ないバーミキュライトが使用されたにもかかわらず、サンプル6および7で得られる。それぞれ40gおよび80gを有するサンプル4および5は、100gのバーミキュライトを有するサンプル2より遙かに小さい収縮を有した。表面の膨張する層中の膨張可能な材料の濃度を上げることは、石膏芯中にそれを均質に分配することに比べて、膨張をより有効に使用し、そしてより少ないコストで使用することになる。   The above results show that good expansion in thickness is obtained when there is an expanding material only in the expanding layer of the gypsum panel. Furthermore, less swelling material is required to achieve a certain level of shrinkage reduction compared to dispersing the swelling material throughout the sample. A negative value for the average thickness shrinkage indicates that the sample expanded beyond the original thickness of the sample after the burn test. Samples 2 and 3 show a decrease in shrinkage with increasing amount of expanding material. The amount of expandable material in the expandable layer alone is increased over Sample 4-7. The best results are obtained with samples 6 and 7, even though less vermiculite was used compared to sample 3 with a homogeneous gypsum layer. Samples 4 and 5 with 40 g and 80 g, respectively, had much smaller shrinkage than sample 2 with 100 g vermiculite. Increasing the concentration of the inflatable material in the surface inflating layer uses the expansion more effectively and at a lower cost compared to distributing it homogeneously in the gypsum core. Become.

石膏パネルのための膨張する層の特定の態様が示され記述されたが、請求の範囲に示されそしてその広い局面で、本発明から離れることなく、それについて変化および改変がなされることは、当業者にとり明らかであろう。本発明の特徴が任意の組み合わせで互いに使用できることに注意すべきである。   While specific embodiments of intumescent layers for gypsum panels have been shown and described, as indicated in the claims and in its broader aspects, changes and modifications may be made therefor without departing from the invention, It will be apparent to those skilled in the art. It should be noted that the features of the present invention can be used with each other in any combination.

10 多層石膏パネル
12 芯
14 膨張する層
16 表面仕上げ材料
20 面
22 面
24 端
26 端
30 パネル
32 固定具
34 基体
40 端部コーティング
42 隙間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Multilayer gypsum panel 12 Core 14 Expanding layer 16 Surface finishing material 20 Surface 22 Surface 24 End 26 End 30 Panel 32 Fixture 34 Base 40 End coating 42 Gap

Claims (20)

石膏および高温度収縮抵抗性材料を含み、少なくとも2つの相対する面と2つの相対する端を有するパネルへ形成される芯;
該面の1つ以上、該端の1つ以上およびこれらの組み合わせからなる群の少なくとも一部を覆い、該芯より高い密度を有する石膏マトリックスおよび第1の膨張する材料を含む膨張する層;および
該膨張可能な層の少なくとも一部を覆う表面仕上げ材料
からなることを特徴とする多層石膏パネル。
A core comprising gypsum and a high temperature shrink resistant material and formed into a panel having at least two opposing faces and two opposing edges;
An intumescent layer covering at least a portion of the group consisting of one or more of the surfaces, one or more of the edges, and combinations thereof and comprising a gypsum matrix having a higher density than the core and a first intumescent material; and A multilayer gypsum panel comprising a surface finishing material covering at least a part of the expandable layer.
該高温度収縮抵抗性材料が、ガラスファイバー、フュームシリカ、珪藻土および粘土からなる群の少なくとも1つである請求項1のパネル。   The panel of claim 1 wherein the high temperature shrink resistant material is at least one of the group consisting of glass fiber, fume silica, diatomaceous earth and clay. 該第1の膨張する材料が、硫酸カルシウム硬石膏II、バーミキュライト、珪灰石、グラファイトおよび雲母からなる群の少なくとも1つを含む請求項1のパネル。   The panel of claim 1, wherein the first expanding material comprises at least one of the group consisting of calcium sulfate anhydrite II, vermiculite, wollastonite, graphite and mica. 該膨張する層が、該面の1つの実質的にすべてを覆う請求項1のパネル。   The panel of claim 1, wherein the expanding layer covers substantially all of one of the faces. 該膨張する層が、該端の実質的にすべてを覆う請求項1のパネル。   The panel of claim 1, wherein the expanding layer covers substantially all of the edges. 該膨張する層が、該端の実質的にすべてを覆う請求項4のパネル。   The panel of claim 4, wherein the inflating layer covers substantially all of the edges. 該表面仕上げ材料が、該面の少なくとも1つおよび該相対する端の両方を覆う請求項1のパネル。   The panel of claim 1 wherein the facing material covers both at least one of the faces and the opposite end. 第2の膨張する材料を含み、該端の1つの少なくとも一部の上および該表面仕上げ材料と該膨張可能な層との間に配置されている端部コーティングをさらに含む請求項7のパネル。   The panel of claim 7, further comprising an end coating comprising a second intumescent material and disposed over at least a portion of one of the ends and between the facing material and the inflatable layer. 厚さ5/8インチ(約1.6cm)で約1800−約2600Lb/1000ft(約8.78−12.7kg/m)の合計密度を有する請求項1のパネル。 The panel of claim 1 having a total density of about 1800 to about 2600 Lb / 1000 ft 2 (about 8.78 to 12.7 kg / m 2 ) at a thickness of 5/8 inch. 該芯が、該膨張可能な層よりも大きな全空所容量を有する請求項1のパネル。   The panel of claim 1 wherein the core has a total void volume greater than the expandable layer. 該芯が、該第1の膨張する材料を本質的に含まない請求項1のパネル。   The panel of claim 1 wherein the core is essentially free of the first intumescent material. 該芯が、0.2重量%より少ない可溶性塩を含む請求項1のパネル。   The panel of claim 1 wherein the core comprises less than 0.2 wt% soluble salt. 硫酸カルシウム半水和物、高温度収縮抵抗性材料および水を含む石膏スラリーを製造し;
石膏スラリーを少なくとも一次石膏スラリーおよび二次石膏スラリーに分割し;
膨張する材料を二次石膏スラリーへ添加して膨張可能な層のスラリーを製造し;
石膏芯を一次石膏スラリーから形成し;および
膨張可能な層のスラリーを表面仕上げ材料の少なくとも一部の上に延展する
ことを特徴とする多層パネルを連続して形成する方法。
Producing a gypsum slurry comprising calcium sulfate hemihydrate, a high temperature shrink resistant material and water;
Dividing the gypsum slurry into at least a primary gypsum slurry and a secondary gypsum slurry;
Adding an expanding material to the secondary gypsum slurry to produce an expandable layer slurry;
A method of continuously forming a multilayer panel comprising forming a gypsum core from a primary gypsum slurry; and spreading a slurry of an expandable layer over at least a portion of a surface finish material.
該分割工程後発泡体を一次石膏スラリーへ加えることをさらに含む請求項13の方法。   14. The method of claim 13, further comprising adding the foam to the primary gypsum slurry after the dividing step. 該延展工程前に端部コーティングを該表面仕上げ材料の内側へ付着させることをさらに含む請求項13の方法。   14. The method of claim 13, further comprising applying an end coating to the inside of the surface finish material prior to the spreading step. 第1の量の硫酸カルシウム半水和物、第1の収縮抵抗性材料および水を含む膨張する材料のない一次スラリーを製造し;
第2の量の硫酸カルシウム半水和物、第2の収縮抵抗性材料および膨張する材料を含む二次スラリーを製造し;
一次スラリーを第1の表面仕上げ材料の上に注ぎ;および
二次スラリーを一次スラリーの上に注ぐ
ことを特徴とする石膏パネルを製造する方法。
Producing a primary slurry without a swelling material comprising a first amount of calcium sulfate hemihydrate, a first shrink resistant material and water;
Producing a secondary slurry comprising a second amount of calcium sulfate hemihydrate, a second shrink resistant material and an expanding material;
A method of manufacturing a gypsum panel, characterized by pouring a primary slurry over a first surface finish material; and pouring a secondary slurry over the primary slurry.
第1の収縮抵抗性材料が第2の収縮抵抗性材料と同じである請求項16の方法。   The method of claim 16, wherein the first shrink resistant material is the same as the second shrink resistant material. 第2の表面仕上げ材料を二次スラリーに隣接して配置することをさらに含む請求項16の方法。   The method of claim 16, further comprising disposing a second surface finish material adjacent to the secondary slurry. 第2の表面仕上げ材料が第1の表面仕上げ材料と同じである請求項18の方法。   19. The method of claim 18, wherein the second surface finish material is the same as the first surface finish material. 該第2の注入工程が二次スラリーにより少なくとも1つの面および少なくとも1つの端を覆うことからなる請求項16の方法。   The method of claim 16, wherein the second pouring step comprises covering at least one face and at least one end with a secondary slurry.
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